在超临界萃取设备中，二氧化碳（CO₂）是最常用的萃取介质，其作用可从物理特性、萃取机制、应用优势等多方面深入解析：

一、CO₂作为超临界流体的核心作用

1. 形成超临界状态的基础介质

CO₂的临界温度为 31.1℃，临界压力为 7.38MPa，在设备中通过升温、加压（如达到 35℃、15MPa）即可进入超临界状态。此时 CO₂兼具液体的高溶解能力和气体的高扩散性，能快速渗透到物料内部，溶解目标成分（如脂溶性物质、天然产物有效成分）。

2. 作为萃取剂溶解目标物质

超临界 CO₂的溶解能力与密度正相关，通过调节设备的压力和温度可精准控制其溶解能力：

压力升高：CO₂密度增大，溶解能力增强，可萃取高沸点、大分子量成分；

温度升高：CO₂分子热运动加剧，对不同成分的溶解选择性提高（如低温易溶脂溶性物质，高温易溶极性物质）。

3. 实现溶质分离的载体

含溶质的超临界 CO₂流体进入分离釜后，通过降压或升温使 CO₂密度下降，溶解度降低，溶质析出并分离。CO₂可经压缩、冷却后循环使用，形成 “萃取 - 分离 - 循环” 的连续过程。

二、CO₂在超临界萃取中的独特优势

1. 物理特性适配性

临界条件温和：相比其他流体（如丙烷临界温度 96.8℃、临界压力 4.25MPa），CO₂的临界温度接近常温，避免热敏性成分（如天然药物中的活性物质）因高温分解，适合食品、医药领域。

低黏度、高扩散性：超临界 CO₂的黏度接近气体，扩散系数是液体的 10-100 倍，能快速穿透物料孔隙，缩短萃取时间（如萃取植物油的效率比传统溶剂法高 30% 以上）。

2. 安全性与环保性

无毒、无残留：CO₂本身是食品添加剂和药品辅料，萃取过程中不与物料发生化学反应，避免溶剂残留（如传统有机溶剂萃取可能残留苯、甲醇等有害物质），符合食品药品安全标准（如 FDA 认证）。

可循环利用：CO₂在设备中以物理状态变化参与过程，萃取后经分离可完全回收，无污染物排放，相比传统溶剂法更环保（如减少有机溶剂废水处理成本）。

3. 选择性萃取与分离

通过调节设备参数（如压力从 15MPa 升至 25MPa），CO₂对不同成分的溶解能力不同，可实现精准分离：

低压力（10-20MPa）：优先溶解低极性、小分子物质（如植物精油、脂肪酸）；

高压力（20-35MPa）：可溶解中等极性成分（如黄酮类、甾体类化合物）。